集合框架：Set集合的特点、HashSet集合的底层原理、哈希表、实现去重复

Set集合的特点

Set（集合）是一种无序的、不重复的数据结构，它的特点如下：

1. 集合中的元素是无序的：Set 中的元素没有顺序，无法通过索引来访问。

2. 集合中的元素是唯一的：Set 中不允许有重复的元素，每个元素在集合中只能出现一次。

3. 内部实现采用哈希表或树形结构：Set 内部通常是基于哈希表或平衡树等数据结构实现的。

4. 可以用于去重和快速查找：因为 Set 中的元素是唯一的，所以可以很方便地用来做去重操作。同时，由于内部实现采用哈希表或树形结构，所以查找某个元素的时间复杂度为 O(1) 或 O(log n)。

5. Set 中的元素必须是可哈希的：由于 Set 中的元素是基于哈希表实现的，所以集合中的元素必须是可哈希的，即元素必须有一个明确的哈希值。如果一个元素没有哈希值，那么它就不能被用作 Set 的元素。

注意：

Set要用到的常用方法，基本上就是Collection提供的！自己几乎没有额外新增一些常用方法！

练习代码

import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class Test_set {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建一个set集合对象

        //HashSet：无序，不重复，无索引
        //Set set = new HashSet<>(); //创建了一个HashSet的集合对象   一行经典代码

        //LinkedHashSet：有序，不重复，无索引
        //Set set = new LinkedHashSet<>(); //创建了一个LinkedHashSet的集合对象

        //TreeSet：可排序（默认升序），不重复，无索引
        Set set = new TreeSet<>(); //创建了一个TreeSet的集合对象
        set.add(666);
        set.add(555);
        set.add(555);
        set.add(888);
        set.add(888);
        set.add(777);
        set.add(777);
        System.out.println(set);


    }
}

哈希值

在学习HashSet集合的底层原理之前，我们先来了解一下什么是哈希值↓↓↓

概念

哈希值（Hash Value）是指将任意长度的数据映射为固定长度的值，通常用一个整数或固定长度的字节数组表示。哈希值也被称为散列值（Hash Code）或摘要（Digest）。

特点

在计算机领域，哈希值经常用于数据的存储、索引和加密等操作。它具有以下特点：

1. 哈希值是固定长度的：无论输入数据的长度是多少，哈希函数都会生成固定长度的哈希值。例如，常见的哈希算法 MD5 生成的哈希值为 128 位，SHA-1 的哈希值为 160 位。

2. 输入数据的微小改变会导致哈希值的巨大变化：只需改变输入数据的微小部分，哈希值就会发生巨大的变化。这种特性称为"雪崩效应"，使得哈希值在校验数据的完整性时非常有用。

3. 哈希值一般是不可逆的：通常情况下，根据哈希值无法推导出原始数据的内容。哈希函数设计成使得产生相同哈希值的原始数据非常困难。

4. 相同的输入数据生成相同的哈希值：哈希函数对于相同的输入数据总是生成相同的哈希值，这方便进行数据的存储和比较。

5. 哈希值的分布应该均匀：良好的哈希函数应该能够将输入数据均匀地映射到哈希值空间，尽量避免碰撞（多个不同的输入数据生成相同的哈希值）。

java中Object类提供的public int hashCode()方法可以返回对象的哈希码值。

HashSet集合的底层原理

在 HashSet 中，元素被存储在一个 HashMap 的实例中，其中元素的值作为键（key），而键的哈希值（通过调用元素的 hashCode() 方法）则用来确定元素在哈希表中的位置。当要将一个元素加入 HashSet 时，HashSet 会首先计算该元素的哈希值，然后找到对应的存储位置。如果该位置上已经存在了元素，HashSet 会使用 equals() 方法来检查这两个元素是否相等，如果相等则认为是重复元素，不会将其加入集合。

简单来说，HashSet 的底层原理是基于哈希表实现的，使用哈希值来快速查找元素，并提供了高效的添加、删除和查找操作。

哈希表

既然HashSet集合是基于哈希表实现的，那么我们就来学习下哈希表↓↓↓

哈希表（Hash table，也叫散列表），是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。

给定表M，存在函数f(key)，对任意给定的关键字值key，代入函数后若能得到包含该关键字的记录在表中的地址，则称表M为哈希（Hash）表，函数f(key)为哈希(Hash) 函数。

实现去重复

先来看一段代码

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //深入了解HashSet的去重复机制
        Set students = new HashSet<>();
        Student st1 = new Student("至尊宝",18,167.5);
        Student st2 = new Student("蜘蛛精",22,169.8);
        Student st3 = new Student("蜘蛛精",22,169.8);
        Student st4 = new Student("牛魔王",19,183.5);
        students.add(st1);
        students.add(st2);
        students.add(st3);
        students.add(st4);
        System.out.println(students);

    }
}

运行一下

这里面有两个内容相同的不同对象st1和st2，那么HashSet集合默认是不能去重复的。在实际操作中，我们希望只留下一个对象来表示，该怎么做呢？

//内容一样的两个对象，HashSet认为他们是不重复的

/*
如果希望Set集合认为两个内容一样的对象是重复的，必须重写对象的hashcode()和equals()方法
 */

我们可以去Student类中重写hashcode()和equals()方法

import java.util.Objects;

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private double height;

    public Student() {
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age && Double.compare(height, student.height) == 0 && Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age, height);
    }

    public Student(String name, int age, double height) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.height = height;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public double getHeight() {
        return height;
    }

    public void setHeight(double height) {
        this.height = height;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", height=" + height +
                '}';
    }
}

这样就只会有一个蜘蛛精留下了↓

篇幅问题，这篇博客到此结束了，下一篇文章我会详细介绍JDK8前后的两种哈希表，需要的朋友可以留意一下~